幾次高壓電動(dòng)機(jī)故障的處理和分析

我有十年的高低壓電氣維護(hù)運(yùn)行和七年的技術(shù)改造經(jīng)歷，并多次參加天津、南京水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的新型干法水泥生產(chǎn)線調(diào)試、達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)工作。遇到一些關(guān)于高壓電動(dòng)機(jī)的事故。本文介紹幾起高壓電動(dòng)機(jī)事故的全過(guò)程，供讀者借鑒。 

　　 一、 零序電流互感器一次側(cè)接線錯(cuò)誤引起的事故

　　1. 事故過(guò)程

　　我廠老制成車間2#水泥磨主電機(jī)是一臺(tái)600KW的同步電動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò)技術(shù)改造后定子電壓由3KV升為6KV，高壓柜、差動(dòng)保護(hù)柜、電動(dòng)機(jī)高壓電纜都進(jìn)行了更新改造。在竣工后的生產(chǎn)中，主電機(jī)發(fā)生了幾次跳閘，經(jīng)檢查每次跳閘發(fā)出的都是零序信號(hào)，隨即對(duì)電纜、電機(jī)做絕緣檢查，測(cè)量均無(wú)異常后，又做直流泄漏試驗(yàn)也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。只好繼續(xù)投入生產(chǎn)運(yùn)行，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察，發(fā)現(xiàn)每次跳閘，都是磨機(jī)附近使用交流電焊機(jī)作業(yè)引起的。并作了驗(yàn)證。

　　2. 事故分析

　　從現(xiàn)象上看，一定是現(xiàn)場(chǎng)交流電焊機(jī)在焊接時(shí)的焊接電流串入零序保護(hù)回路引起的。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查電動(dòng)機(jī)零序電流互感器一次側(cè)接線（見(jiàn)圖1），在焊接時(shí)部分焊接電流I流經(jīng)電纜鋼甲、零序電流互感器一次側(cè)入地，在零序電流互感器副邊感生出電流起動(dòng)了零序繼電器，使開(kāi)關(guān)跳閘。在停機(jī)時(shí)，經(jīng)過(guò)多次模擬試驗(yàn)，在現(xiàn)場(chǎng)幾個(gè)不同點(diǎn)使用交流電焊機(jī)時(shí)，用鉗形電流表測(cè)量　I的值為5~21A。而零序保護(hù)的整定值在一次側(cè)為7A。因此焊接電流會(huì)引起電動(dòng)機(jī)零序保護(hù)動(dòng)作而跳閘。

　　怎樣消除這種干擾呢？只要按圖2的方法接線就可消除。因?yàn)镮電流值相同而方向相反，則。相對(duì)于零序保護(hù)的整定值，電焊機(jī)引起的電流是非常大的，在工廠中也是難以避免的。即使交流電焊機(jī)的零線盡力接牢也會(huì)有一定量的電流分流到零序電流互感器一次側(cè)。我們也由此斷定圖2是一種正確的接線方法，而圖1的接線是錯(cuò)誤的，后來(lái)，經(jīng)過(guò)查找相關(guān)技術(shù)書(shū)籍也證明了這一點(diǎn)。將接線改動(dòng)后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行再?zèng)]發(fā)生此事故。 

正反轉(zhuǎn)高壓真空斷路器示意圖

正反轉(zhuǎn)高壓真空斷路器

　　3. 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

　?。?）在生產(chǎn)車間使用電焊機(jī)時(shí)，一定要保證電氣設(shè)備的安全。必須將接地線可靠的連接。 防止圖1所示電流I1過(guò)大，它產(chǎn)生的熱量會(huì)給電纜造成損傷。
　　（2）電氣施工時(shí)，一定要按照“圖2有選擇性的零序電流保護(hù)”施工。這才是正確的安裝方法。有效的避免了電纜鋼甲上電流的干擾造成無(wú)故停機(jī)的現(xiàn)象。 

　　二、電動(dòng)機(jī)定子線圈接地故障

　　1.事故過(guò)程：某廠窯尾高溫風(fēng)機(jī)YKK630-6、6KV、1400KW、F級(jí)，位號(hào)F1M。一日后半夜F1M所在的6KV I段母線上的所有高壓電機(jī)跳閘，電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置顯示“失壓”，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查沒(méi)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。而后，各高壓電動(dòng)機(jī)均正常開(kāi)車。只有F1M開(kāi)車時(shí)，PT柜電壓二次線總開(kāi)關(guān)ZK5（規(guī)格為C45N3P/3A）跳閘。當(dāng)時(shí)用搖表檢測(cè)F1M一、二次側(cè)回路均正常。后來(lái)將ZK5改為6A的就不跳閘了。各電機(jī)都已正常工作。 

　　 次日下午1點(diǎn)，起動(dòng)生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)B2M時(shí)，安裝在B2M平臺(tái)上，B2M反負(fù)荷側(cè)方位的該電機(jī)定子繞組測(cè)溫儀表，共有6塊每相繞組兩處測(cè)溫。有三塊表出現(xiàn)指示異常，特別是B2M起動(dòng)時(shí)，因磁場(chǎng)干擾無(wú)法開(kāi)車，只好將儀表與B2M的聯(lián)鎖取消，才正常開(kāi)車。下午2點(diǎn)后，F(xiàn)1MC相定子溫度為82℃，明顯高于其它兩相溫度20余度。在F1M儀表監(jiān)測(cè)柜，拆下C相鉑熱電阻線頭用萬(wàn)用表測(cè)量電阻為134Ω，表明電機(jī)C相定子溫度偏高。在接線時(shí)，監(jiān)測(cè)柜電鈴響，因接線引起測(cè)溫儀表動(dòng)作使F1M停車。停車后，再次起動(dòng)F1M時(shí)，6KVI段母線上的所有高壓電機(jī)跳閘。 “失壓”保護(hù)再次動(dòng)作，PT柜高壓熔斷器熔斷一相。經(jīng)測(cè)量高壓電機(jī)F1M定子繞組接地，拆蓋檢查看到定子繞組在出槽處接地。

　　2. 事故分析和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

　　1、第一次PT柜ZK5跳閘時(shí)，就表明了F1M有接地故障。但搖表電壓只有2500V，且F1M定子出線端又只有三個(gè)端頭，無(wú)法比較各相絕緣電阻。在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的高壓，使事故點(diǎn)對(duì)地放電，造成6KVI段母線（采用母線中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)）兩相相電壓升高一相相電壓降低。在電壓互感器二次側(cè)也會(huì)感生出高壓而使ZK5過(guò)電流跳閘。在一相完全接地時(shí)，一相相電壓為零，另兩相相電壓為正常時(shí)的√3(—)　倍。因此使PT柜高壓熔斷器熔斷。

　　2、雖然F1M的絕緣等級(jí)為F級(jí)最高允許溫度為155℃。但當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)一相溫度偏高時(shí)就停機(jī)檢查。在電機(jī)修理過(guò)程中也驗(yàn)證了這正是電機(jī)定子過(guò)熱燒損的前兆。此測(cè)溫電阻距事故點(diǎn)有一定的距離，顯示的溫度不是故障點(diǎn)的最高溫度。在電機(jī)運(yùn)行中人工測(cè)量各相鉑熱電阻具有危險(xiǎn)性，一旦6KV高壓擊穿絕緣串入鉑熱電阻線路上，會(huì)造成人員傷亡事故。要絕對(duì)禁止這種操作。

　　 3、B2M電機(jī)定子繞組測(cè)溫儀表在此事故前后均無(wú)異常出現(xiàn)。這也許就是因F1M有一相輕微接地產(chǎn)生的干擾。還和測(cè)溫儀表箱安裝位置有關(guān)。 

　　4、由于旋轉(zhuǎn)電機(jī)在結(jié)構(gòu)和工藝上的特點(diǎn)，它們的沖擊絕緣水平很低，要比同電壓等級(jí)的變壓器低得多。這是因?yàn)殡姍C(jī)繞組不象變壓器那樣浸在油中，而是全靠固體介質(zhì)來(lái)絕緣；在制造過(guò)程中也可能會(huì)使絕緣損傷或有氣隙，在這些地方便容易發(fā)生游離；同時(shí)也不能采用其它均壓措施使電壓分布均勻。特別是大容量的單匝電機(jī)，它的匝間電容很小，不能利用它改善沖擊電壓分布，因而電機(jī)主絕緣的沖擊系數(shù)很低，接近于1（變壓器的沖擊系數(shù)為2~3）。電機(jī)絕緣在運(yùn)行中容易受潮，受臟污及臭氧的侵蝕，還受機(jī)械力的作用（振動(dòng)、短路電流的力效應(yīng)以及熱脹冷縮的作用等）。電機(jī)絕緣（如支母等），特別在導(dǎo)線出槽處，由于電場(chǎng)極不均勻，故在電壓作用后，即會(huì)受輕微損傷，使絕緣老化，可能引起擊穿。這次事故過(guò)程中，沒(méi)有對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行破壞性操作。事故原因系出自電機(jī)本身。 

　　 三、正反轉(zhuǎn)真空接觸器真空滅弧室損壞故障

　　1、事故過(guò)程：某廠新建石灰石破碎機(jī)，在錘頭一側(cè)磨損后，可倒換錘頭轉(zhuǎn)向。因此破碎機(jī)電動(dòng)機(jī)主回路采用高壓熔斷器、高壓真空接觸器的正反轉(zhuǎn)控制，起動(dòng)時(shí)采用轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)液體變阻器起動(dòng)。

　　在試生產(chǎn)過(guò)程中，正轉(zhuǎn)高壓真空接觸器的A相真空滅弧室損壞。由于廠內(nèi)沒(méi)有備件，生產(chǎn)任務(wù)又很緊，決定反轉(zhuǎn)運(yùn)行。但在反轉(zhuǎn)開(kāi)車時(shí)，電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置速斷動(dòng)作，并使高壓電源進(jìn)線柜跳閘，很明顯有短路故障存在。用搖表檢查：電纜、電動(dòng)機(jī)、正反轉(zhuǎn)真空接觸器的主接點(diǎn)都正常。拉下隔離開(kāi)關(guān)空試電動(dòng)機(jī)控制回路仍然正常。經(jīng)過(guò)討論分析，懷疑是由于損壞的正轉(zhuǎn)A相真空滅弧室造成。將正轉(zhuǎn)接觸器聯(lián)接銅母線拆除后開(kāi)車成功。

　　2、故障分析：見(jiàn)圖4，高壓真空接觸器的滅弧室損壞后，滅弧室內(nèi)的真空度受到破壞，絕緣能力下降。用搖表檢測(cè)其絕緣電阻還是無(wú)窮大。但當(dāng)反轉(zhuǎn)合閘時(shí)，由于接觸器通斷會(huì)產(chǎn)生瞬間高電壓，此電壓將正轉(zhuǎn)A相真空滅弧室擊穿，導(dǎo)致A、B相相間短路，速斷保護(hù)動(dòng)作。

　　3、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：真空滅弧室損壞后，導(dǎo)通電流的能力和絕緣能力都降低了，應(yīng)及時(shí)更換或?qū)p壞的接觸器及時(shí)從線路中拆除。

　　四、15MW發(fā)電機(jī)定子線圈接地故障

　　1、事故過(guò)程

　　某廠新建15MW發(fā)電機(jī)組在試運(yùn)行期間，中控室發(fā)現(xiàn)正在并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)定子繞組C相溫度顯示為零度。調(diào)試隊(duì)電工拆下發(fā)電機(jī)測(cè)溫接線盒內(nèi)的熱電阻接線端，測(cè)量到此電阻已經(jīng)短路。又過(guò)了十幾分鐘現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員聞到發(fā)電機(jī)附近有輕微的焦糊味，許多人員到現(xiàn)場(chǎng)查找氣味的來(lái)源。但沒(méi)找到。大約過(guò)了十余分鐘中控室操作臺(tái)上發(fā)電機(jī)絕緣監(jiān)查儀表報(bào)警。發(fā)電機(jī)跳閘。經(jīng)過(guò)測(cè)量定子繞組C相已接地。在拆下發(fā)電機(jī)定子線圈時(shí)，看到線圈為上下兩層，靠近定子鐵芯槽底的線圈在槽底處已燒焦接地，短路的鉑熱電阻也正在此處。位于發(fā)電機(jī)中部。相鄰的兩個(gè)位于槽底的線圈也輕微的燒焦了。在現(xiàn)場(chǎng)由生產(chǎn)廠家更換了三組線圈后，經(jīng)耐壓試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)均合格。此故障發(fā)生的同時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁三相旋轉(zhuǎn)熔斷器也熔斷了兩相，在第二次開(kāi)車時(shí)，勵(lì)磁加不上才發(fā)現(xiàn)，給公司造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

　　2、故障分析 

　　由于制造缺陷，事故點(diǎn)處絕緣質(zhì)量不佳，出現(xiàn)電流泄漏發(fā)熱。最終擊穿接地。

　　3、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

　　由于測(cè)溫電阻正好在事故點(diǎn)處，被燒壞短路。顯示的溫度為零度。中控操作員一定要注意各相定子繞組的溫度變化。及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障將事故的損失降到最低。在電機(jī)運(yùn)行中人工測(cè)量發(fā)電機(jī)鉑熱電阻具有危險(xiǎn)性，要絕對(duì)禁止這種操作。發(fā)電機(jī)定子線圈接地故障發(fā)生后，一定要檢查發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁三相旋轉(zhuǎn)熔斷器。 

　　 結(jié)論

　　多年實(shí)踐證明，電氣故障同其他事物一樣，有一個(gè)發(fā)生、發(fā)展的過(guò)程。雖然這個(gè)過(guò)程有時(shí)是短暫的，但是在這個(gè)過(guò)程中，必然會(huì)出現(xiàn)一些異?，F(xiàn)象。因此，在電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，加強(qiáng)監(jiān)視和維護(hù)，就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除小毛病，即把大故障消滅在萌芽狀態(tài)。 

　　來(lái)源：《水泥技術(shù)》2006